平方完成の例と手順

数学高校数学平方完成二次式
平方完成のやり方を教えて欲しい。
00:48
リュウツー先生
リュウツー先生
平方完成のやり方を教えてほしいとのことですが、
具体的にどのような式(たとえば ax2+bx+cax^2+bx+c の形で)について知りたいですか?
それとも「一般的な手順」をざっくり学びたい感じでしょうか?
00:48
ん〜、なんか適当な例で!
00:29
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!それじゃあ現状理解度確認フェーズってことで、まずはクイズを出すね。

【確認問題】次の式を平方完成するとどれ?

式:x2+6x+5x^2 + 6x + 5 を平方完成すると…

A (x+3)24(x + 3)^2 - 4
B (x+3)2+4(x + 3)^2 + 4
C (x+5)220(x + 5)^2 - 20
D (x+2)21(x + 2)^2 - 1

答えを番号(A~D)で教えて~!
00:29
A
00:31
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!A正解だね。

平方完成っていうのは、二次式を「(x+p)²+q」の形に直す方法。今回の例 x2+6x+5x^2+6x+5 は、

1. まず x2+6xx^2+6x の係数6を2で割って3をピックアップ
2. (x+3)2=x2+6x+9(x+3)^2 = x^2+6x+9 だから、余分な+9と元の+5との差分を取って
3. (x+3)2(95)=(x+3)24(x+3)^2 - (9-5) = (x+3)^2 -4

こんな感じで、答えは (x+3)24(x+3)^2 -4 になるわけです。

【一般形 ax2+bx+cax^2+bx+c の場合】
1. aaでくくって a(x2+bax)+ca\bigl(x^2 + \frac b a x\bigr)+c
2. 中の式を (x+b2a)2\displaystyle(x+\frac b{2a})^2 にして、余分な (b2a)2\bigl(\frac b{2a}\bigr)^2 を引く
3. 引いた分と cc を合わせて定数項を調整

この手順を覚えれば、どんな二次式でも平方完成できるって話なわけです。

わかった?
00:31
わかった。ところで、二次式を因数分解して解く問題もあるよね?どう違うの?
01:06
リュウツー先生
リュウツー先生
なるほど、因数分解と平方完成の「違い」を知りたいってことだね!
具体的には…

・二次方程式を解くときの手順の違い
・それぞれどんなときに使うべきかの違い

このあたり、どこまで知りたい?
教えてほしいポイントをもう少し詳しく教えてくれる?
01:06
どんなときに使うべきかの違い
01:32
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!現状理解度確認フェーズね。どの場面で因数分解と平方完成を使うべきか、理解度をはかるためにクイズを出すよ。答えはA〜Dで返してくれ。

問1. 方程式 x25x+6=0x^2-5x+6=0 を解くとき、最も簡単な手法はどれ?
A 因数分解((x2)(x3)=0(x-2)(x-3)=0
B 平方完成((x52)214=0(x-\tfrac52)^2 - \tfrac14=0
C 解の公式を使う
D グラフを描いて交点を見る

問2. 二次関数 f(x)=2x28x+3f(x)=2x^2-8x+3 の最小値・最小位置を求めるとき、適切な手法はどれ?
A 因数分解して解を求める
B 平方完成して頂点形にする(頂点が直接出る)
C 解の公式を使う
D 代数的手法は向かないからグラフ計算機に頼る

答えを教えて〜。
01:32
1 A
2 B
01:33
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!よく考えて答えられたね。ここから回答フェーズだ。

ざっくり違いをまとめるとこんな使い分けになるって話なわけ。

- 因数分解:係数が整数で「きれいな解(有理数解)」がありそうなときに最速。方程式の解(根)を直接求めたいときに便利。例:x25x+6=(x2)(x3)x^2-5x+6=(x-2)(x-3)
- 平方完成:二次関数の頂点(最小値・最大値)や軸の位置を求めたいときに最適。グラフの形や最小値問題に直結する。例:
f(x)=2x28x+3=2(x24x)+3=2(x2)25f(x)=2x^2-8x+3=2\bigl(x^2-4x\bigr)+3=2(x-2)^2-5、よって最小値は 5-5x=2x=2)。
- 解の公式(または平方完成から導かれる公式):係数がきれいでない、因数分解が難しいときに確実に使う。どんな二次方程式にも使える「最後の手段」。

つまり、目的に合わせて道具を選ぶってこと。根を速く求めたい→因数分解、頂点や最小値→平方完成、どちらもダメ→解の公式、っていうふうに考えるといい。ここまでOK?

わかった?やったぜ!
01:34
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マイセオくん